JP5737557B2 - Stability evaluation method and stability evaluation apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、坑道周辺の地山の安定性の評価を行う安定性評価方法および安定性評価装置に関する。   The present invention relates to a stability evaluation method and a stability evaluation apparatus for evaluating the stability of natural ground around a mine shaft.

従来より、図14に示すような核燃料サイクルでは、高レベル放射性廃棄物をいかにして処分するかが重要な問題である。高レベル放射性廃棄物は、図14に示すように、使用済み燃料のリサイクル過程で発生する放射能レベルが高い廃液をガラスで固めたものである。高レベル放射性廃棄物は、長期間にわたって高い放射能レベルを維持することから、人間の生活環境から隔離して安全に処分することが求められている。   Conventionally, in the nuclear fuel cycle as shown in FIG. 14, how to dispose of high-level radioactive waste has been an important issue. As shown in FIG. 14, the high-level radioactive waste is a waste liquid with a high radioactivity level generated in the process of recycling spent fuel, which is solidified with glass. Since high-level radioactive waste maintains a high radioactivity level for a long period of time, it is required to be isolated and safely disposed of from the human living environment.

このような状況に鑑み、高レベル放射性廃棄物の処分方法の一つとして、地下深くにトンネル群を建設し、そのトンネル群の中に高レベル放射性廃棄物を埋設する地層処分が検討されている。図15は、高レベル放射性廃棄物の地層処分施設の概略構成を示す図である。地層処分施設は、複数の処分トンネル(坑道)と、これらの処分トンネルを連結する主要トンネルと、主要トンネルを地上受入施設に連結する数種類の立坑とを備える。我が国の場合、地層処分施設は、地下300mより深い位置に設置することが法令によって定められている。   In view of such a situation, as one of the disposal methods for high-level radioactive waste, a geological disposal in which a tunnel group is constructed deep underground and the high-level radioactive waste is buried in the tunnel group is being studied. . FIG. 15 is a diagram showing a schematic configuration of a geological disposal facility for high-level radioactive waste. The geological disposal facility includes a plurality of disposal tunnels (tunnels), a main tunnel that connects these disposal tunnels, and several types of shafts that connect the main tunnel to a ground receiving facility. In the case of Japan, it is stipulated by law that the geological disposal facility should be installed deeper than 300m underground.

上述した地層処分施設では、施工前に、地下施設の坑道の支保および周辺地山の安定性を正しく評価することが求められる。このうち、特に重要なのが、坑道周辺の地山の安定性の評価方法である。トンネルにおいて用いられる既往の地山の安定性の評価方法としては、許容壁面ひずみを用いて安定性を評価する方法が知られている(例えば、特許文献1を参照)。   In the above-mentioned geological disposal facility, it is required to correctly evaluate the underground tunnel support and the stability of surrounding ground before construction. Of these, the most important is an evaluation method for the stability of natural ground around the tunnel. As a method for evaluating the stability of a conventional ground used in a tunnel, a method for evaluating the stability using an allowable wall strain is known (for example, see Patent Document 1).

特開2009−114697号公報JP 2009-114697 A

しかしながら、上述した特許文献1の従来技術は、坑道が円形以外の坑道形状を有する場合や複雑な掘削を行う場合に適用すると評価精度が低くなってしまうという問題があった。   However, the above-described prior art of Patent Document 1 has a problem in that the evaluation accuracy is low when applied to a case where the mine has a mine shape other than a circular shape or a complicated excavation.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、円形以外の坑道形状を有する場合や複雑な掘削を行う場合にも適用しても高い評価精度を維持することができる安定性評価方法および安定性評価装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and a stability evaluation method capable of maintaining high evaluation accuracy even when applied to a case where a tunnel shape other than a circular shape or a complicated excavation is performed, and An object is to provide a stability evaluation apparatus.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る安定性評価方法は、坑道周辺の地山の安定性を評価する安定性評価方法であって、地山の地質条件および坑道の設置条件を含む条件設定を行う設計工程と、前記地山がMohr−Coulombの降伏基準にしたがうものとして、前記地山の材料の三軸圧縮試験から得られる応力−ひずみ曲線を軸ひずみの値で区分して線形化する区分線形ひずみ軟化モデルを形成するモデル形成工程と、前記モデル形成工程で形成した区分線形ひずみ軟化モデルに基づいて坑道部の地山の掘削の数値解析を行うことにより、所定の掘削区間における非線形ひずみ測度を算出する数値解析工程と、前記数値解析工程で算出した非線形ひずみ測度と、前記区分線形ひずみ軟化モデルにおける所定の軸ひずみに対応した非線形ひずみ測度である許容値とを比較することによって前記地山の安定性を評価する比較工程と、を有することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the stability evaluation method according to the present invention is a stability evaluation method for evaluating the stability of a natural ground around a tunnel, and the geological condition of the natural ground and the tunnel The stress-strain curve obtained from the triaxial compression test of the natural ground material is assumed to be the value of the axial strain, assuming that the natural ground conforms to the Mohr-Coulomb yield criterion. By performing the numerical analysis of the excavation of the natural ground in the tunnel part based on the model forming process that forms the piecewise linear strain softening model that is divided and linearized in the model formation process, and the piecewise linear strain softening model formed in the model forming process, A numerical analysis step for calculating a nonlinear strain measure in a predetermined excavation section, a nonlinear strain measure calculated in the numerical analysis step, and a predetermined axis in the piecewise linear strain softening model And having a comparison step of evaluating the stability of the ground mountain by comparing the allowable value and a nonlinear distortion measure corresponding to Zumi.

また、本発明に係る安定性評価方法は、上記発明において、前記比較工程で比較した結果、前記数値解析工程で算出した非線形ひずみ測度が前記許容値以下である場合に、該非線形ひずみ測度に対応する壁面変位を算出する変位算出工程と、前記設計工程で設定した条件にしたがって掘削を行う掘削工程と、前記掘削工程で掘削した坑道の壁面変位を計測する計測工程と、前記変位算出工程で算出した壁面変位と前記計測工程で計測した壁面変位とに基づいて掘削した地山の安定性を評価する評価工程と、をさらに有することを特徴とする。   The stability evaluation method according to the present invention corresponds to the nonlinear strain measure when the nonlinear strain measure calculated in the numerical analysis step is equal to or less than the allowable value as a result of the comparison in the comparison step. The displacement calculation step for calculating the wall displacement to be performed, the excavation step for excavation according to the conditions set in the design step, the measurement step for measuring the wall displacement of the tunnel excavated in the excavation step, and the displacement calculation step And an evaluation step for evaluating the stability of the excavated ground based on the wall displacement measured and the wall displacement measured in the measurement step.

また、本発明に係る安定性評価方法は、上記発明において、前記所定の軸ひずみは、前記区分線形ひずみ軟化モデルにおける弾性限界ひずみ以上の値を有することを特徴とする。   In the stability evaluation method according to the present invention as set forth in the invention described above, the predetermined axial strain has a value equal to or greater than an elastic limit strain in the piecewise linear strain softening model.

また、本発明に係る安定性評価装置は、坑道周辺の地山の安定性を評価する安定性評価装置であって、地山の地質条件および坑道の設置条件を含む条件、ならびに前記地山がMohr−Coulombの降伏基準にしたがうものとして、前記地山の材料の三軸圧縮試験から得られる応力−ひずみ曲線を軸ひずみの値で区分して線形化することによって形成される区分線形ひずみ軟化モデルの情報を記憶する記憶部と、前記記憶部が記憶する区分線形ひずみ軟化モデルに基づいて地山の掘削の数値解析を行うことにより、所定の掘削区間における非線形ひずみ測度を算出する数値解析部と、前記数値解析部が算出した非線形ひずみ測度と、所定の軸ひずみに対応した非線形ひずみ測度である許容値とを比較することによって前記地山の安定性を評価する比較部と、を備えたことを特徴とする。   Further, the stability evaluation apparatus according to the present invention is a stability evaluation apparatus for evaluating the stability of a natural ground around a mine shaft, and includes a condition including a geological condition of the natural ground and an installation condition of the mine road, and the natural ground is According to the Mohr-Coulomb yield criterion, a piecewise linear strain softening model formed by dividing and linearizing the stress-strain curve obtained from the triaxial compression test of the natural ground material by the value of the axial strain. And a numerical analysis unit for calculating a nonlinear strain measure in a predetermined excavation section by performing numerical analysis of excavation of a natural ground based on a piecewise linear strain softening model stored in the storage unit. By comparing the nonlinear strain measure calculated by the numerical analysis unit with an allowable value which is a nonlinear strain measure corresponding to a predetermined axial strain, the stability of the natural ground is improved. A comparing unit worth, characterized by comprising a.

また、本発明に係る安定性評価装置は、上記発明において、前記比較部が比較した結果、前記数値解析部が算出した非線形ひずみ測度が前記許容値以下である場合に、該非線形ひずみ測度に対応する壁面変位を算出する変位算出部と、前記変位算出部が算出した壁面変位と、前記条件にしたがって掘削された坑道で計測した壁面変位とに基づいて、掘削した地山の安定性を評価する評価部と、をさらに備えたことを特徴とする。   Further, the stability evaluation apparatus according to the present invention corresponds to the nonlinear strain measure in the above invention, when the comparison unit compares the nonlinear strain measure calculated by the numerical analysis unit with the allowable value or less. The stability of the excavated ground is evaluated based on the displacement calculating unit that calculates the wall displacement to be performed, the wall displacement calculated by the displacement calculating unit, and the wall displacement measured in the tunnel excavated according to the conditions And an evaluation unit.

また、本発明に係る安定性評価装置は、上記発明において、前記所定の軸ひずみは、前記区分線形ひずみ軟化モデルにおける弾性限界ひずみ以上の値を有することを特徴とする。   In the stability evaluation apparatus according to the present invention as set forth in the invention described above, the predetermined axial strain has a value equal to or greater than an elastic limit strain in the piecewise linear strain softening model.

本発明によれば、地山がMohr−Coulombの降伏基準にしたがうものとして、地山の材料の三軸圧縮試験から得られる応力−ひずみ曲線を軸ひずみの値で区分して線形化する区分線形ひずみ軟化モデルを形成し、このモデルに基づいて坑道部の地山の掘削の数値解析を行うことによって算出した非線形ひずみ測度と、所定の軸ひずみに対応した非線形ひずみ測度である許容値とを比較することによって地山の安定性を評価するため、円形以外の坑道形状を有する場合や複雑な掘削を行う場合にも適用しても高い評価精度を維持することが可能となる。   According to the present invention, it is assumed that the natural ground conforms to the Mohr-Coulomb yield criterion, and that the piecewise linearization is performed by linearizing the stress-strain curve obtained from the triaxial compression test of the natural ground material by the value of the axial strain. Comparing the nonlinear strain measure calculated by forming a strain softening model and numerically analyzing the excavation of the ground in the tunnel based on this model, and the allowable value, which is a nonlinear strain measure corresponding to a given axial strain Thus, since the stability of the natural ground is evaluated, it is possible to maintain high evaluation accuracy even when it is applied to a case where a mine shape other than a circular shape or a complicated excavation is performed.

図1は、本発明の一実施の形態に係る安定性評価装置の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a stability evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention. 図2は、区分線形ひずみ軟化モデルの概要を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an outline of a piecewise linear strain softening model. 図3は、三軸圧縮試験から得られる応力−ひずみ曲線を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a stress-strain curve obtained from a triaxial compression test. 図4は、弾性限界ひずみ、ピークひずみ、軟化開始ひずみおよび流動開始ひずみと拘束圧との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between elastic limit strain, peak strain, softening initiation strain, flow initiation strain and restraint pressure. 図5は、状態ひずみ比と拘束圧との関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the state strain ratio and the restraint pressure. 図6は、三軸圧縮試験によって得られる区分線形ひずみ軟化モデルの軸差応力と軸ひずみとの関係および体積ひずみと軸ひずみとの関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between axial differential stress and axial strain and the relationship between volumetric strain and axial strain in a piecewise linear strain softening model obtained by a triaxial compression test. 図7は、本発明の一実施の形態に係る安定性評価方法の処理の概要を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing an outline of processing of the stability evaluation method according to the embodiment of the present invention. 図8は、坑道の断面形状と寸法の設定例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a setting example of the cross-sectional shape and dimensions of the mine shaft. 図9は、解析対象とする領域(解析領域)と境界条件の設定例を模式的に示す図である。FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a setting example of a region to be analyzed (analysis region) and boundary conditions. 図10は、図9に示す以外の解析条件を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing analysis conditions other than those shown in FIG. 図11は、切羽近傍の要素分割状況を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an element division state near the face. 図12は、地質条件を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing geological conditions. 図13は、地山と支保(吹付けコンクリート)との境界部分を拡大して表示した図である。FIG. 13 is an enlarged view of the boundary portion between the natural ground and the support (sprayed concrete). 図14は、核燃料サイクルの概要を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing an outline of a nuclear fuel cycle. 図15は、高レベル放射性廃棄物の地層処分施設の概略構成を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a schematic configuration of a geological disposal facility for high-level radioactive waste.

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態(以下、「実施の形態」という)を説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の一実施の形態に係る安定性評価装置の構成を示すブロック図である。同図に示す安定性評価装置1は、高レベル廃棄物の地層処分施設などに設けられる坑道周辺の地山の安定性を評価する装置である。安定性評価装置1は、キーボード、マウス、タッチパネル等のインタフェースを用いて実現され、各種情報の入力を受け付ける入力部2と、地山の安定性評価に関する各種演算を実行する演算部3と、液晶または有機EL等からなる表示パネルを用いて実現され、安定性評価結果を含む各種情報を表示出力する出力部4と、演算部3が演算を実行する際に必要なパラメータ等の情報を含む各種情報を記憶する記憶部5と、安定性評価装置1の動作を制御する制御部6と、を備える。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a stability evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention. The stability evaluation apparatus 1 shown in the figure is an apparatus for evaluating the stability of a natural ground around a mine shaft provided in a geological disposal facility for high-level waste. The stability evaluation apparatus 1 is realized by using an interface such as a keyboard, a mouse, and a touch panel, and includes an input unit 2 that receives input of various information, a calculation unit 3 that executes various calculations related to stability evaluation of natural ground, and a liquid crystal Alternatively, an output unit 4 that is realized by using a display panel made of organic EL or the like and displays and outputs various types of information including the stability evaluation result, and various types of information including information such as parameters necessary for the calculation unit 3 to execute the calculation. A storage unit 5 that stores information and a control unit 6 that controls the operation of the stability evaluation apparatus 1 are provided.

演算部3は、掘削に関する数値解析を行うことによって安定性の評価指標となる非線形ひずみ測度を算出する数値解析部31と、数値解析部31が算出した非線形ひずみ測度を所定の許容値と比較する比較部32と、比較部32が比較した結果、非線形ひずみ測度が許容値以下である場合、非線形ひずみ測度に対応する壁面変位を算出する変位算出部33と、変位算出部33が算出した壁面変位と、実際の掘削に伴って計測された坑道の壁面変位とを比較することによって地山の安定性を評価する評価部34と、を有する。   The computing unit 3 compares a nonlinear strain measure calculated by the numerical analysis unit 31 with a predetermined allowable value, and a numerical analysis unit 31 that calculates a nonlinear strain measure that is an evaluation index of stability by performing a numerical analysis related to excavation. As a result of comparison between the comparison unit 32 and the comparison unit 32, when the nonlinear strain measure is equal to or less than the allowable value, the displacement calculation unit 33 that calculates the wall displacement corresponding to the nonlinear strain measure, and the wall displacement calculated by the displacement calculation unit 33 And an evaluation unit 34 that evaluates the stability of the natural ground by comparing the wall displacement of the mine measured with actual excavation.

記憶部5は、入力部2によって入力された設計条件を記憶する設計条件記憶部51と、安定性を評価する際に実行する数値解析用のモデルに関する情報を記憶するモデル情報記憶部52とを有する。   The storage unit 5 includes a design condition storage unit 51 that stores the design conditions input by the input unit 2, and a model information storage unit 52 that stores information related to a numerical analysis model executed when evaluating the stability. Have.

設計条件記憶部51が記憶する設計条件は、地質条件、設置条件、トンネルの形状および寸法、支保の設定などがある。このうち、地質条件は、弾性係数、ポアソン比、内部摩擦角、粘着力、一軸圧縮強度などである。また、設置条件は、掘削深度、掘削深度に応じた初期地圧、掘進長(掘進区間)などである。   Design conditions stored by the design condition storage unit 51 include geological conditions, installation conditions, tunnel shape and dimensions, and support settings. Among these, geological conditions are elastic modulus, Poisson's ratio, internal friction angle, adhesive strength, uniaxial compressive strength, and the like. Further, the installation conditions are excavation depth, initial ground pressure corresponding to the excavation depth, excavation length (excavation section), and the like.

モデル情報記憶部52が記憶する数値解析用のモデルは、区分線形ひずみ軟化モデルと呼ばれるモデルである。図2は、区分線形ひずみ軟化モデルの概要を示す図である。図2に示す曲線Cssは、軟岩などの地山においてボーリングなどにより得られる試料を用いて三軸圧縮試験を行うことによって得られる応力−ひずみ曲線である。図2において、横軸は軸ひずみ(ε1)であり、縦軸は軸差応力(σ1−σ3)である。区分線形ひずみ軟化モデルは、4つの軸ひずみ(弾性限界ひずみεe,ピークひずみεp,軟化開始ひずみεs,流動開始ひずみεf)を用いて応力−ひずみ曲線Cssを5つの状態I〜Vに区分した後、状態ごとに線分(直線)で近似することによって得られる。図3に示すように、応力−ひずみ曲線は、三軸圧縮試験時の拘束圧σ3の値に応じて変化する。 The model for numerical analysis stored in the model information storage unit 52 is a model called a piecewise linear strain softening model. FIG. 2 is a diagram showing an outline of a piecewise linear strain softening model. A curve C ss shown in FIG. 2 is a stress-strain curve obtained by performing a triaxial compression test using a sample obtained by boring or the like in a natural ground such as soft rock. In FIG. 2, the horizontal axis represents axial strain (ε 1 ), and the vertical axis represents axial differential stress (σ 1 −σ 3 ). The piecewise linear strain softening model uses four axial strains (elastic limit strain ε e , peak strain ε p , softening onset strain ε s , flow onset strain ε f ) to generate stress-strain curves C ss in five states I to After dividing into V, it is obtained by approximating with a line segment (straight line) for each state. As shown in FIG. 3, the stress-strain curve changes according to the value of the constraint pressure σ 3 during the triaxial compression test.

図4は、弾性限界ひずみεe,ピークひずみεp,軟化開始ひずみεs,および流動開始ひずみεfと、拘束圧σ3との関係を示す図である。また、図5は、弾性限界ひずみεeに対するピークひずみεpの比の値εp/εe=ηp、弾性限界ひずみεeに対する軟化開始ひずみεsの比の値εs/εe=ηs、および弾性限界ひずみεeに対する流動開始ひずみεfの比の値εf/εe=ηfと、拘束圧σ3との関係を示す図である。これらの比の値ηp,ηs,ηfは状態ひずみ比と呼ばれる。状態ひずみ比ηp,ηs,ηfは、一軸圧縮強度σcを用いることにより、
ηp=2σc -0.18,ηs=3σc -0.25,ηf=5σc -0.32
と表されることが知られている(アイダン・オメール,赤城知之,川本眺万,”スクィーズィングレベルの判定基準となるパラメータ(状態ひずみ)について”,土木学会第25回岩盤力学シンポジウム(89),pp.426−430,1993)。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the elastic limit strain ε e , the peak strain ε p , the softening start strain ε s , the flow start strain ε f, and the constraint pressure σ 3 . Further, FIG. 5, the value of the ratio of elastic limit strain epsilon value of the ratio of the peak strain epsilon p for e ε p / ε e = η p, elastic limit strain softening starting strain for ε e ε s ε s / ε e = It is a figure which shows the relationship between (eta) s and the value (epsilon) f / (epsilon) e = (eta) f of restraint pressure (sigma) 3, and ratio ratio of the flow start strain | epsilon (epsilon) f with respect to elastic limit strain (epsilon) e . These ratio values η p , η s , η f are called state strain ratios. The state strain ratios η p , η s , and η f are obtained by using the uniaxial compressive strength σ c ,
η p = 2σ c -0.18, η s = 3σ c -0.25, η f = 5σ c -0.32
(Aidan Omer, Tomoyuki Akagi, Kamimoto Kawamoto, “Parameters (state strain) as criteria for squeezing level”, 25th Symposium on Rock Mechanics, Japan Society of Civil Engineers (89)) , Pp. 426-430, 1993).

図6は、地山の材料の三軸圧縮試験によって得られる区分線形ひずみ軟化モデルの軸差応力σ1−σ3と軸ひずみε1との関係および体積ひずみεVと軸ひずみε1との関係を示す図である。図6において、折れ線OABCDが軸差応力σ1−σ3と軸ひずみε1との関係を示しており、折れ線OA'B'C'D'が体積ひずみεVと軸ひずみε1との関係を示している。なお、図中のf,g,hは、区間A'B',B'C',C'D'における体積増加率をそれぞれ示している(以下、勾配f,g,hという)。 FIG. 6 shows the relationship between the axial differential stress σ 1 −σ 3 and the axial strain ε 1 and the volume strain ε V and the axial strain ε 1 in the piecewise linear strain softening model obtained by the triaxial compression test of the natural ground material. It is a figure which shows a relationship. In FIG. 6, the broken line OABCD indicates the relationship between the axial differential stress σ 13 and the axial strain ε 1 , and the broken line OA′B′C′D ′ indicates the relationship between the volume strain ε V and the axial strain ε 1. Is shown. Note that f, g, and h in the figure indicate volume increase rates in the sections A′B ′, B′C ′, and C′D ′, respectively (hereinafter referred to as gradients f, g, and h).

以上の機能構成を有する安定性評価装置1は、演算および制御機能を有するCPUを備えたコンピュータを用いて実現される。安定性評価装置1が備えるCPUは、記憶部5が記憶、格納する情報および本実施の形態に係る安定性評価方法を実行するためのプログラムを含む各種プログラムを記憶部5から読み出すことによって様々な演算処理を実行する。   The stability evaluation apparatus 1 having the above functional configuration is realized using a computer including a CPU having calculation and control functions. The CPU included in the stability evaluation device 1 can be variously read out from the storage unit 5 by reading various programs including information stored and stored in the storage unit 5 and a program for executing the stability evaluation method according to the present embodiment. Perform arithmetic processing.

図7は、本実施の形態に係る安定性評価方法の処理の概要を示すフローチャートである。地山の安定性を評価する際には、各種条件設定を行うことによって設計を行う(ステップS1)。このステップS1で設定された条件は、安定性評価装置1の入力部2によって入力され、設計条件記憶部51に格納される。   FIG. 7 is a flowchart showing an outline of processing of the stability evaluation method according to the present embodiment. When evaluating the stability of natural ground, design is performed by setting various conditions (step S1). The conditions set in step S1 are input by the input unit 2 of the stability evaluation apparatus 1 and stored in the design condition storage unit 51.

以下、具体的な条件設定例を示す。図8は、軟岩における地層処分施設の坑道の断面形状と寸法の設定例を示す図である。本実施の形態では、例えば内径が5m、掘削径が6mの円形断面を有する坑道を解析対象とする。このような坑道を用いれば、軸対称解析を行うことができ、逐次掘削によるモデルを単純化することができる。支保は例えば吹付けコンクリートのみを考慮し、吹付の厚さを0.5mとする。   A specific example of setting conditions will be shown below. FIG. 8 is a diagram showing an example of setting the cross-sectional shape and dimensions of the tunnel of the geological disposal facility in soft rock. In the present embodiment, for example, a mine having a circular cross section with an inner diameter of 5 m and an excavation diameter of 6 m is set as an analysis target. If such a tunnel is used, an axisymmetric analysis can be performed and a model by sequential excavation can be simplified. For the support, for example, only sprayed concrete is considered, and the thickness of spraying is 0.5 m.

図9は、解析対象とする領域(解析領域)および境界条件の設定例を模式的に示す図である。図9に示す場合、解析領域は100(m)×100(m)である。また、最終切羽位置は、境界の影響を受けないように境界より60mとしている。   FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a setting example of a region to be analyzed (analysis region) and boundary conditions. In the case shown in FIG. 9, the analysis area is 100 (m) × 100 (m). The final face position is 60 m from the boundary so as not to be affected by the boundary.

図10は、上記以外の解析条件を示す図である。図10に示す場合、設置深度が500m、初期地圧が10.79MPa、掘進長が0.5mにそれぞれ設定されている。また、地層処分施設の施工計画を稼動5日で週休2日とした場合のサイクルタイムとして、掘削時間135分、吹付けコンクリート(インバートも含む)に要する時間が70分、ロックボルト+その他の処理に要する時間が35分と設定されている。   FIG. 10 is a diagram showing analysis conditions other than those described above. In the case shown in FIG. 10, the installation depth is set to 500 m, the initial ground pressure is set to 10.79 MPa, and the excavation length is set to 0.5 m. In addition, the cycle time when the construction plan of the geological disposal facility is set to 2 days a week with 5 days of operation is the excavation time of 135 minutes, the time required for shotcrete (including invert) is 70 minutes, rock bolt + other processing Is set to 35 minutes.

図11は、坑道における切羽近傍の要素分割状況を示す図である。切羽近傍の要素として、地山と吹付けコンクリートを0.1m×0.25mに分割する。これにより、地山掘削部分は領域a'、b'に細分化され、吹付けコンクリートは領域a、bに細分化される。なお、図11の領域nは、切羽掘削区間を示している。また、領域i,i−1,・・・は、切羽面からL1の距離において吹付けコンクリートが設置された区間を示している。   FIG. 11 is a diagram illustrating an element division state in the vicinity of a face in a tunnel. The natural ground and shotcrete are divided into 0.1 m x 0.25 m as elements near the face. Thereby, the natural ground excavation part is subdivided into areas a ′ and b ′, and the shotcrete is subdivided into areas a and b. In addition, the area | region n of FIG. 11 has shown the face excavation area. Moreover, area | region i, i-1, ... has shown the area where shotcrete was installed in the distance of L1 from the face.

図12は、地質条件を示す図である。地質条件としては、軟岩系岩盤等級として、例えばSR−Dの岩盤等級の地山を利用する。この岩盤等級の地山の物性値として、弾性係数、ポアソン比、内部摩擦角、粘着力、一軸圧縮強度、換算一軸圧縮強度、状態ひずみが設定される。なお、岩盤等級がSR−Eの地山を利用することも可能である。   FIG. 12 is a diagram showing geological conditions. As the geological condition, for example, an SR-D rock grade ground is used as a soft rock grade. As physical properties of this rock-grade natural ground, elastic modulus, Poisson's ratio, internal friction angle, adhesive force, uniaxial compressive strength, converted uniaxial compressive strength, and state strain are set. In addition, it is also possible to use a natural ground having a bedrock grade of SR-E.

図12に示す地質条件のうち、換算一軸圧縮強度は、Mohr−Coulombの降伏条件を用いて粘着力と内部摩擦角から算出される強度である。具体的には、図6の折れ線OABCDでピーク強度を有する区間ABにおけるMohr−Coulombの降伏条件は、ピーク強度における軸圧(最大主応力)σ1、拘束圧(最小主応力)σ3、および換算一軸圧縮強度σcを用いることにより、
σ1−κσ3−σc=0 …(1)
と表される。ここで、換算一軸圧縮強度σcおよび定数κは、ピーク強度における粘着力cpおよび内部摩擦角φpを用いて、それぞれ次式(2)、(3)で表される。

Figure 0005737557
Among the geological conditions shown in FIG. 12, the converted uniaxial compressive strength is a strength calculated from the adhesive force and the internal friction angle using the Mohr-Coulomb yield condition. Specifically, the Mohr-Coulomb yield conditions in the section AB having the peak intensity at the polygonal line OABCD in FIG. 6 are axial pressure (maximum principal stress) σ 1 , constraint pressure (minimum principal stress) σ 3 at the peak intensity, and By using the reduced uniaxial compressive strength σ c ,
σ 1 −κσ 3 −σ c = 0 (1)
It is expressed. Here, the converted uniaxial compressive strength σ c and the constant κ are expressed by the following equations (2) and (3), respectively, using the adhesive strength c p and the internal friction angle φ p at the peak strength.
Figure 0005737557

また、図6の折れ線OABCDで残留強度の区間CDにおけるMohr−Coulombの降伏条件は、残留強度の軸圧(最大主応力)σ'1、拘束圧(最小主応力)σ'3、および換算一軸圧縮強度σ'cを用いることにより、
σ'1−κ'σ'3−σ'c=0 (4)
と表される。ここで、換算一軸圧縮強度σ'cおよび定数κ'は、残留強さにおける粘着力crおよび内部摩擦角φrを用いて、それぞれ次式(5)、(6)で表される。

Figure 0005737557
Also, the Mohr-Coulomb yield conditions in the section CD of the residual strength in the polygonal line OABCD in FIG. 6 are the axial pressure (maximum principal stress) σ ′ 1 of the residual strength, the constraint pressure (minimum principal stress) σ ′ 3 , and the conversion uniaxial By using the compressive strength σ ' c
σ ′ 1 −κ′σ ′ 3 −σ ′ c = 0 (4)
It is expressed. Here, in terms of the uniaxial compressive strength sigma 'c and the constant kappa', using the adhesive force c r and the internal friction angle phi r in residual strength, the following equations (5), represented by (6).
Figure 0005737557

次に、地山の材料の三軸圧縮試験を行うことによって得られる応力−ひずみ曲線から区分線形ひずみ軟化モデルを形成する(ステップS2)。形成された区分線形ひずみ軟化モデルに関する情報は、モデル情報記憶部52に格納される。なお、安定性評価装置1が、演算部3によって応力−ひずみ曲線の情報から区分線形ひずみ軟化モデルを自動的に生成するようにすることも可能である。   Next, a piecewise linear strain softening model is formed from a stress-strain curve obtained by conducting a triaxial compression test of the natural ground material (step S2). Information about the formed piecewise linear strain softening model is stored in the model information storage unit 52. It is also possible for the stability evaluation apparatus 1 to automatically generate a piecewise linear strain softening model from the stress-strain curve information by the calculation unit 3.

この後、数値解析部31が、設計条件記憶部51が記憶する設計条件に基づいて坑道部の地山の掘削の数値解析を行う(ステップS3)。具体的には、区分線形ひずみ軟化モデルを有限差分法コードFLAC(例えば、Itasca Consulting Group, Inc., "FLAC User's Guide", 2000.を参照)の中のひずみ軟化モデルに組み込んで解析を行う。この際、数値解析部31は、安定性評価指標としての非線形ひずみ測度

Figure 0005737557
を算出する。ここで、式(7)の右辺のep ij(i,j=x,y,z)は偏差塑性ひずみであり、塑性ひずみεp ijおよびクロネッカーのデルタδijを用いることにより、
Figure 0005737557
で定義される(i,j,k=x,y,z)。なお、本実施の形態において、同じ項に含まれるテンソルの共通の添え字については和をとるものとする。 Thereafter, the numerical analysis unit 31 performs numerical analysis of excavation of the natural ground in the mine part based on the design conditions stored in the design condition storage unit 51 (step S3). Specifically, the piecewise linear strain softening model is incorporated into the strain softening model in the finite difference method code FLAC (see, for example, Itasca Consulting Group, Inc., “FLAC User's Guide”, 2000.) to perform analysis. At this time, the numerical analysis unit 31 uses a nonlinear strain measure as a stability evaluation index.
Figure 0005737557
Is calculated. Here, e p ij (i, j = x, y, z) on the right side of Equation (7) is a deviation plastic strain, and by using the plastic strain ε p ij and the Kronecker delta δ ij ,
Figure 0005737557
(I, j, k = x, y, z). In the present embodiment, the common subscripts of tensors included in the same term are summed.

主塑性ひずみεp 1とεp 3との間には、
εp 3=−αf・εp 1,εp 1=−αg・εp 3
という関係がある。ここで、係数αfは、勾配fを用いて定義されるダイレイタンシー角

Figure 0005737557
を用いることにより、
Figure 0005737557
と表される。また、係数αgは、勾配gを用いて定義されるダイレイタンシー角
Figure 0005737557
を用いることにより、
Figure 0005737557
と表される。 Between the main plastic strains ε p 1 and ε p 3 ,
ε p 3 = −α f・ ε p 1 , ε p 1 = −α g・ ε p 3
There is a relationship. Where the coefficient α f is the dilatency angle defined using the gradient f
Figure 0005737557
By using
Figure 0005737557
It is expressed. The coefficient α g is a dilatancy angle defined using the gradient g.
Figure 0005737557
By using
Figure 0005737557
It is expressed.

続いて、比較部32は、算出した非線形ひずみ測度ε(p)と所定の許容値ε(p) perとの大小関係を比較する(ステップS4)。この許容値ε(p) perは、区分線形ひずみ軟化モデルにおける弾性限界ひずみεe 1以上の大きさを有する軸ひずみに対応する非線形ひずみ測度であれば、任意に設定可能である。例えば、地山がMohr−Coulombの降伏基準にしたがう場合、軸ひずみεs 1,εf 1にそれぞれ対応する非線形ひずみ測度ε(p) s,ε(p) fのいずれかを用いて許容値ε(p) perを定義することができる。ここで、非線形ひずみ測度ε(p) s,ε(p) fは、式(7)〜(12)を用いることにより、それぞれ

Figure 0005737557
と表される。ここで、弾性限界ひずみεe 1は、地山の弾性係数E、拘束圧σ3および換算一軸圧縮強度ε0を用いて、
Figure 0005737557
と表される。
このように、区分線形ひずみ軟化モデルにおいて、弾性限界ひずみεe 1より大きい軸ひずみに対応する非線形ひずみ測度は、弾性限界ひずみεe 1を基準として与えられる。 Subsequently, the comparison unit 32 compares the magnitude relationship between the calculated nonlinear strain measure ε (p) and a predetermined allowable value ε (p) per (step S4). This allowable value ε (p) per can be arbitrarily set as long as it is a nonlinear strain measure corresponding to an axial strain having a magnitude equal to or larger than the elastic limit strain ε e 1 in the piecewise linear strain softening model. For example, if the natural ground follows the Mohr-Coulomb yield criterion, an allowable value using one of the nonlinear strain measures ε (p) s , ε (p) f corresponding to the axial strains ε s 1 , ε f 1 , respectively. ε (p) per can be defined. Here, the nonlinear strain measures ε (p) s and ε (p) f are respectively expressed by using equations (7) to (12).
Figure 0005737557
It is expressed. Here, the elastic limit strain ε e 1 is obtained by using the elastic coefficient E of the natural ground, the restraint pressure σ 3 and the converted uniaxial compressive strength ε 0 .
Figure 0005737557
It is expressed.
Thus, in piecewise linear strain softening model, nonlinear distortion measure corresponding to the elastic limit strain epsilon e 1 strain larger axis is given the elastic limit strain epsilon e 1 as a reference.

なお、ステップS2で形成した区間線形ひずみ軟化モデルにおいて、例えば、ひずみ軟化時の強度定数φを、ピーク強度時の内部摩擦角φpに等しい(φ=φp)と仮定し、ひずみ軟化時の付着力cを、非線形ひずみ測度ε(p),ε(p) s,ε(p) f、ピーク強度時の付着力cpおよび残留強度時の付着力crを用いて、次式(16)〜(18)で表現することもできる。

Figure 0005737557
In the interval linear strain softening model formed in step S2, for example, it is assumed that the strength constant φ at the time of strain softening is equal to the internal friction angle φ p at the peak strength (φ = φ p ). adhesion c, nonlinear distortion measure epsilon (p), using ε (p) s, ε ( p) f, adhesion c r during adhesion c p and the residual strength of the peak intensity, the following equation (16 ) To (18).
Figure 0005737557

比較部32が比較した結果、ε(p)≦ε(p) perである場合(ステップS4:Yes)には、地山が安定であると評価することができる。この場合には、実際の掘削を行った後の安定性を評価するために、変位算出部33が、非線形ひずみ測度ε(p)を生じる坑道の壁面変位Uを算出する(ステップS5)。一方、比較部32が比較した結果、ε(p)>ε(p) perである場合(ステップS4:No)には、地山が不安定であるため、ステップS1へ戻って設計条件の見直しが行われる。 As a result of comparison by the comparison unit 32, when ε (p) ≦ ε (p) per (step S4: Yes), it can be evaluated that the natural ground is stable. In this case, in order to evaluate the stability after actual excavation, the displacement calculation unit 33 calculates the wall surface displacement U of the tunnel that generates the nonlinear strain measure ε (p) (step S5). On the other hand, if the comparison unit 32 compares ε (p) > ε (p) per (step S4: No), the ground is unstable, so the process returns to step S1 to review the design conditions. Is done.

図13は、地山と支保(吹付けコンクリート)との境界部分を拡大して表示した図である。変位算出部33は、まず地山要素Gと支保要素Tとの境界における節点変位をUj,Uj+1として、節点変位Uj,Uj+1の平均値

Figure 0005737557
を算出する。その後、変位算出部33は、一つの掘進長a〜b内の壁面変位Uavの平均値
Figure 0005737557
を算出し、掘進区間における壁面変位とする。ここで、式(19)の右辺のUav a、Uav bは、それぞれ領域a、bにおける節点変位の平均値である。 FIG. 13 is an enlarged view of the boundary portion between the natural ground and the support (sprayed concrete). Displacement calculating unit 33 first natural ground element G of the nodal displacements at the boundary between the支保element T U j, as U j + 1, nodal displacements U j, the average value of U j + 1
Figure 0005737557
Is calculated. Thereafter, the displacement calculation unit 33 calculates the average value of the wall surface displacement U av within one digging length ab.
Figure 0005737557
Is calculated as the wall displacement in the excavation section. Here, U av a, U av b of the right side of the equation (19) is the average value of the nodal displacements in the region a, b, respectively.

ステップS5の後、実際に掘削を行う(ステップS6)。この際の掘削は、上述した施工計画にしたがって所定掘進長だけ行う。   After step S5, excavation is actually performed (step S6). The excavation at this time is performed for a predetermined excavation length according to the construction plan described above.

その後、掘削によって生じた坑道の所定の掘進長における壁面変位uの計測を行う(ステップS7)。ここでの計測は、公知の方法にしたがって行えばよい。   After that, the wall surface displacement u in a predetermined excavation length of the mine shaft generated by excavation is measured (step S7). The measurement here may be performed according to a known method.

続いて、評価部34は、数値解析によって得られた変位量Uと計測によって得られた変位量uとを比較することによって地山の安定性を評価する(ステップS8)。評価部34が比較した結果、u≦Uである場合(ステップS8:Yes)、評価部34は、掘削を行った坑道周辺の地山が安定であると評価する(ステップS9)。この場合において、掘削を継続するとき(ステップS10:Yes)には、ステップS6に戻る。一方、掘削を継続しないとき(ステップS10:No)には、一連の処理を終了する。   Subsequently, the evaluation unit 34 evaluates the stability of the natural ground by comparing the displacement amount U obtained by numerical analysis and the displacement amount u obtained by measurement (step S8). As a result of comparison by the evaluation unit 34, when u ≦ U is satisfied (step S8: Yes), the evaluation unit 34 evaluates that the natural ground around the excavated mine shaft is stable (step S9). In this case, when excavation is continued (step S10: Yes), the process returns to step S6. On the other hand, when excavation is not continued (step S10: No), a series of processing ends.

これに対し、評価部34が比較した結果、u>Uである場合(ステップS8:No)、評価部34は、掘削を行った坑道周辺の地山が不安定であると評価する(ステップS11)。この場合において、処理を継続するとき(ステップS12:Yes)、ステップS1に戻って設計条件を再設定する。一方、処理を継続しないとき(ステップS12:No)、一連の処理を終了する。   On the other hand, as a result of the comparison by the evaluation unit 34, if u> U (step S8: No), the evaluation unit 34 evaluates that the natural ground around the excavated mine shaft is unstable (step S11). ). In this case, when the process is continued (step S12: Yes), the process returns to step S1 to reset the design conditions. On the other hand, when the process is not continued (step S12: No), the series of processes is terminated.

以上説明した本発明の一実施の形態によれば、地山がMohr−Coulombの降伏基準にしたがうものとして、地山の材料の三軸圧縮試験から得られる応力−ひずみ曲線を軸ひずみの値で区分して線形化する区分線形ひずみ軟化モデルを形成し、このモデルに基づいて坑道部の地山の掘削の数値解析を行うことによって算出した非線形ひずみ測度と、所定の軸ひずみに対応した非線形ひずみ測度である許容値とを比較することによって地山の安定性を評価するため、円形以外の坑道形状を有する場合や複雑な掘削を行う場合にも適用しても高い評価精度を維持することが可能となる。   According to the embodiment of the present invention described above, the stress-strain curve obtained from the triaxial compression test of the natural ground material is expressed in terms of the axial strain value, assuming that the natural ground conforms to the Mohr-Coulomb yield criterion. A nonlinear strain measure calculated by forming a piecewise linear strain softening model that segments and linearizes, and performing numerical analysis of excavation of ground in the tunnel based on this model, and a nonlinear strain corresponding to a predetermined axial strain In order to evaluate the stability of natural ground by comparing with the tolerance value that is a measure, it is possible to maintain high evaluation accuracy even when it is applied even when it has a tunnel shape other than circular or when complex excavation is performed. It becomes possible.

また、本実施の形態によれば、非線形ひずみ測度を安定性の評価指標として用いているため、地山の安定性を定量的に評価することができる。   Moreover, according to this Embodiment, since the nonlinear distortion measure is used as a stability evaluation index, the stability of the natural ground can be quantitatively evaluated.

また、本実施の形態によれば、数値解析によって得られた非線形ひずみ測度が許容値以下である場合に、該非線形ひずみ測度に対応する壁面変位を算出する一方、設定した条件にしたがって実際の掘削を行った後で掘削した坑道の壁面変位を計測し、算出した壁面変位と計測した壁面変位とに基づいて、掘削した地山の安定性を評価するため、施工を進めながら高精度な安定性の評価を行うことができる。   Further, according to the present embodiment, when the nonlinear strain measure obtained by numerical analysis is less than the allowable value, the wall displacement corresponding to the nonlinear strain measure is calculated, while the actual excavation is performed according to the set conditions. In order to measure the wall displacement of the excavated mine after the excavation, and to evaluate the stability of the excavated natural ground based on the calculated wall displacement and the measured wall displacement, high precision stability while proceeding with construction Can be evaluated.

また、本実施の形態によれば、許容値を定める軸ひずみが、区分線形ひずみ軟化モデルにおける軟化開始ひずみ以上の値を有するため、上記特許文献1に記載の技術では使用することができなかった許容値を設定することが可能となり、より正確な安定性の評価を行うことができる。   In addition, according to the present embodiment, the axial strain that determines the allowable value has a value equal to or greater than the softening start strain in the piecewise linear strain softening model, and thus cannot be used in the technique described in Patent Document 1. An allowable value can be set, and a more accurate evaluation of stability can be performed.

1 安定性評価装置
2 入力部
3 演算部
4 出力部
5 記憶部
6 制御部
31 数値解析部
32 比較部
33 変位算出部
34 評価部
51 設計条件記憶部
52 モデル情報記憶部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stability evaluation apparatus 2 Input part 3 Calculation part 4 Output part 5 Storage part 6 Control part 31 Numerical analysis part 32 Comparison part 33 Displacement calculation part 34 Evaluation part 51 Design condition storage part 52 Model information storage part

Claims (6)

坑道周辺の地山の安定性を評価する安定性評価方法であって、
地山の地質条件および坑道の設置条件を含む条件設定を行う設計工程と、
前記地山がMohr−Coulombの降伏基準にしたがうものとして、前記地山の材料の三軸圧縮試験から得られる応力−ひずみ曲線を軸ひずみの値で区分して線形化する区分線形ひずみ軟化モデルであってひずみが軟化開始ひずみから流動開始ひずみへ増加する際に応力が線形に変化する区分線形ひずみ軟化モデルを形成するモデル形成工程と、
前記モデル形成工程で形成した区分線形ひずみ軟化モデルに基づいて坑道部の地山の掘削の数値解析を行うことにより、所定の掘削区間における非線形ひずみ測度を算出する数値解析工程と、
前記数値解析工程で算出した非線形ひずみ測度と、前記区分線形ひずみ軟化モデルにおける所定の軸ひずみに対応した非線形ひずみ測度である許容値とを比較することによって前記地山の安定性を評価する比較工程と、
を有することを特徴とする安定性評価方法。
A stability evaluation method for evaluating the stability of natural ground around a tunnel,
A design process for setting conditions including the geological conditions of the natural ground and the installation conditions of the tunnel,
A piecewise linear strain softening model in which the ground is in accordance with the Mohr-Coulomb yield criterion, and the stress-strain curve obtained from the triaxial compression test of the groundstone material is sectioned and linearized by the value of the axial strain. A model forming process for forming a piecewise linear strain softening model in which the stress changes linearly when the strain increases from the softening onset strain to the flow onset strain ;
A numerical analysis step for calculating a nonlinear strain measure in a predetermined excavation section by performing a numerical analysis of excavation of a natural ground in a mine part based on a piecewise linear strain softening model formed in the model formation step;
A comparison step of evaluating the stability of the natural ground by comparing the nonlinear strain measure calculated in the numerical analysis step with an allowable value which is a nonlinear strain measure corresponding to a predetermined axial strain in the piecewise linear strain softening model. When,
The stability evaluation method characterized by having.
前記比較工程で比較した結果、前記数値解析工程で算出した非線形ひずみ測度が前記許容値以下である場合に、該非線形ひずみ測度に対応する壁面変位を算出する変位算出工程と、
前記設計工程で設定した条件にしたがって掘削を行う掘削工程と、
前記掘削工程で掘削した坑道の壁面変位を計測する計測工程と、
前記変位算出工程で算出した壁面変位と前記計測工程で計測した壁面変位とに基づいて掘削した地山の安定性を評価する評価工程と、
をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の安定性評価方法。
As a result of comparison in the comparison step, when the nonlinear strain measure calculated in the numerical analysis step is less than or equal to the allowable value, a displacement calculation step of calculating a wall displacement corresponding to the nonlinear strain measure;
Excavation process for excavation according to the conditions set in the design process;
A measuring step of measuring wall displacement of the tunnel excavated in the excavation step;
An evaluation step for evaluating the stability of the excavated ground based on the wall displacement calculated in the displacement calculation step and the wall displacement measured in the measurement step;
The stability evaluation method according to claim 1, further comprising:
前記所定の軸ひずみは、前記区分線形ひずみ軟化モデルにおける弾性限界ひずみ以上の値を有することを特徴とする請求項1または2に記載の安定性評価方法。   The stability evaluation method according to claim 1, wherein the predetermined axial strain has a value equal to or greater than an elastic limit strain in the piecewise linear strain softening model. 坑道周辺の地山の安定性を評価する安定性評価装置であって、
地山の地質条件および坑道の設置条件を含む条件、ならびに前記地山がMohr−Coulombの降伏基準にしたがうものとして、前記地山の材料の三軸圧縮試験から得られる応力−ひずみ曲線を軸ひずみの値で区分して線形化することによって形成される区分線形ひずみ軟化モデルであってひずみが軟化開始ひずみから流動開始ひずみへ増加する際に応力が線形に変化する区分線形ひずみ軟化モデルの情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部が記憶する区分線形ひずみ軟化モデルに基づいて地山の掘削の数値解析を行うことにより、所定の掘削区間における非線形ひずみ測度を算出する数値解析部と、
前記数値解析部が算出した非線形ひずみ測度と、所定の軸ひずみに対応した非線形ひずみ測度である許容値とを比較することによって前記地山の安定性を評価する比較部と、
を備えたことを特徴とする安定性評価装置。
A stability evaluation device for evaluating the stability of natural ground around a tunnel,
The stress-strain curve obtained from the triaxial compression test of the natural ground material is assumed to be in accordance with the conditions including the geological condition of the natural ground and the conditions for installing the tunnel, and the natural ground according to the Mohr-Coulomb yield criterion. A piecewise linear strain softening model formed by sectioning and linearizing with the value of, where the stress changes linearly when the strain increases from the softening start strain to the flow start strain. A storage unit for storing;
A numerical analysis unit that calculates a nonlinear strain measure in a predetermined excavation section by performing numerical analysis of excavation of a natural ground based on a piecewise linear strain softening model stored in the storage unit;
A comparison unit that evaluates the stability of the natural ground by comparing the nonlinear strain measure calculated by the numerical analysis unit and an allowable value that is a nonlinear strain measure corresponding to a predetermined axial strain;
A stability evaluation apparatus comprising:
前記比較部が比較した結果、前記数値解析部が算出した非線形ひずみ測度が前記許容値以下である場合に、該非線形ひずみ測度に対応する壁面変位を算出する変位算出部と、
前記変位算出部が算出した壁面変位と、前記条件にしたがって掘削された坑道で計測した壁面変位とに基づいて、掘削した地山の安定性を評価する評価部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項4に記載の安定性評価装置。
As a result of the comparison by the comparison unit, when the nonlinear strain measure calculated by the numerical analysis unit is equal to or less than the allowable value, a displacement calculation unit that calculates a wall displacement corresponding to the nonlinear strain measure;
An evaluation unit that evaluates the stability of the excavated natural ground based on the wall displacement calculated by the displacement calculating unit and the wall displacement measured in the tunnel excavated according to the conditions;
The stability evaluation apparatus according to claim 4, further comprising:
前記所定の軸ひずみは、前記区分線形ひずみ軟化モデルにおける軟化開始ひずみ以上の値を有することを特徴とする請求項4または5に記載の安定性評価装置。   The stability evaluation apparatus according to claim 4, wherein the predetermined axial strain has a value equal to or greater than a softening start strain in the piecewise linear strain softening model.
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